纤维增强尼龙66现状

纤维增强尼龙66现状

1玻璃纤维增强尼龙66

玻璃纤维(GF)的比强度和杨氏模量比尼龙大10-20倍，线性膨胀系数约为尼龙的1/20，吸水率接近于零，具有耐热和耐化学药品性好的特点。

从1955年开始，玻璃纤维就用于热塑性塑料的增强改性领域。目前，国外对高GF含量PA66的研究较多，研制出的高GF含量的PA66材料具有高刚性。如美国杜邦公司生产的Zytel70G43L BK031，日本ICI公司的V ertonRF700-10和RA-D7008，日本Tonya公司生产的Airman CM 3001G45,德国BASF公司生产的Ultramid A3WGIO以及法国Rhoda公司的Technyl A216V50,A218V40,A218V50等。

与国外相比，国内对GF增强PA66材料进行了理论研究和产品开发。刘相果等研究了偶联剂对GF增强P66力学性能和微观性能的影响，研究发现用经偶联剂Al100与偶联剂A、B协同处理的GF增强PA66复合材料的干态拉伸强度约为170MPa。赵文等人开发了轴承保持架用的30wt％GF增强PA66专用料，该专用料采用有机抗氧剂，干态拉伸强度在175MPa左右。化学工业部成都有机硅应用研究技术服务中心开发出高硬度GF增强PA66的桑塔纳轿车专用塑料，达到上海大众汽车有限公司TL-52062技术标准要求。石家庄市柴油机厂的栗彦荣报道了用40％的GF增强PA66制作风冷柴油机的全塑风扇，材料的马丁耐热可达265℃，拉伸强度200MPa，常温下的冲击强度为18kJ/㎡，低温-40℃则达22K/J，还能够减少收缩率。研究者还在GF增强的基础上，开发出一系列新牌号。如美国杜邦开发的阻燃增强Zytel超韧PA66新牌号FR5Ohf。

高GF含量增强PA66可以提高PA66的强度、尺寸稳定性和降低吸水率，但是也带来一系列的问题。当GF的含量超过40％时，复合体系的熔体粘度增大，不仅使加工成型困难，而且制品容易出现玻纤外露、表面粗糙的不良现象。特别是玻纤含量高的PA制品尤其严重，限制了它的应用范围。针对这一缺点，日本旭化成公司和东丽公司在PA66中加入少量芳香组分进行共聚，分别得到90G系列和CM3506G50。由于GF与PA的线膨胀系数存在很大的差异，因而易产生热残余应力，使基体的耐冲击性、疲劳强度、压缩强度等下降。

2碳纤维增强尼龙66

碳纤维(CF)具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、抗蠕变、导电、传热等特点。碳纤维在使用前须进行表面处理。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与芳纶纤维(KF)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。用CF增强改性的PA66具有高模量、低密度、耐疲劳、抗蠕变、耐磨、耐化学腐蚀、低吸水率和低翘曲性，主要应用于航天、航空、军事等领域。

美国Wilson-Fiberfil国际公司使用40﹪碳纤维增强PA66，其弯曲强度提高到275.8MPa，拉伸强度为317.12MPa，可代替其他高刚性金属材料，在国防和宇航领域得到广泛应用。日本是研究CF增强PA66最多的国家，住友化学工业株式会社生产了SmuipolyeA144，三菱人造丝生产了PyrofilpelletN66C30和N66C40。我国化工部北京化工研究院使用Buss捏合机工艺生产的相同CF含量的CF增强PA66，拉伸强度为304.1MPa，弯曲强度为422.8MPa，弯曲弹性模量为25.5GPa，缺口冲击强度为10.2kJ/m2，热变形温度为255℃，模塑收缩率为0.2％。研究者Fukushima等还发现用天然结晶石墨纤维复合PA66，可获得比无定形PA66/CF更高的模量。

3芳纶纤维增强尼龙66

芳纶纤维(KF)具有密度小、强度高、对缺口不敏感等优点，利用芳纶纤维增强的PA66复合材料具有密度小、强度高、刚性好、耐疲劳、耐应力开裂和耐磨等特点。与玻璃纤维增强的尼龙相比，具有优异的各向同性，模塑收缩和热膨胀几乎与流动性无关，但机械强度不及玻璃纤维和碳纤维增强的尼龙。

美国Sihikau的研究表明，KF与PA66的相容性好，制造过程中，可不添加偶联剂。若是对芳香纤维进行适当的表明处理，如经BrN/H3表面处理，可使PA66基体在界面处形成双层薄而紧密的横穿结晶，在一定范围内抵消表面的破坏，从而使复合材料的力学性能纵向杨氏模量在研究范围内大幅提高。但是郑玉婴等认为KF进行表面处理有利于形成横晶的同时，基体中远离纤维的球晶之间间往往会出现新的界面区域，此区域容易在结晶过程中出现内应力及裂缝，导致基体本身的破坏，而不是出现纤维和基体聚合物间的界面脱粘破坏行为，从而使

复合材料的力学性能下降。

⒋结论

比较上述三种纤维对PA66的增强改性，发现CF的模量是GF的3-5倍，应该具有更好的刚性和强度，但是CF成本高，且增强材料较脆。而KF比GF与PA66的相容性好，且不易发生翘曲等问题，但是其力学性能如拉伸强度不及GF 和CF增强的材料。